Un nouveau mode de formation du gypse

Publié par Adrien le 28/06/2016 à 00:00
Source: CNRS-INSU
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Une collaboration internationale comprenant des chercheurs de l'Institut des sciences de la Terre (ISTerre/OSUG, CNRS / UGA / IRD / IFSTTAR / Université de Savoie) a mis en évidence un mode de formation complexe du gypse s'effectuant en quatre étapes. Les chercheurs envisagent d'ores et déjà de nouveaux procédés de fabrication du plâtre (Le plâtre est un matériau de construction ignifuge. Il est utilisé sous forme de...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), moins coûteux en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...).

Le sulfate de calcium, présent sous forme de gypse, de bassanite ou d'anhydrite (L’anhydrite (genre masculin) est un minéral composé de sulfate naturel de calcium...) selon le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines...) d'hydratation (L'hydratation désigne plusieurs phénomènes liés à l'eau.), est un composé d'intérêt majeur en sciences de la Terre et d'un point de vue industriel. Le gypse, formé en contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) évaporitique, est bien connu en tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n »...) pour son rôle de couche ductile. La forme partiellement hydratée (bassanite), hautement réactive, est le principal précurseur du plâtre de Paris utilisé pour fabriquer nos cloisons (1.6 milliards de m2/an en Europe).

Des chercheurs d'une collaboration internationale viennent de mettre en évidence, à l'aide de la technique de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) des rayons X sur synchrotron (Le terme synchrotron désigne un grand instrument électromagnétique destiné...), in situ et résolu en temps, un mode de formation du gypse complexe, en plusieurs étapes, et donc très éloigné du modèle simple de précipitation (En météorologie, le terme précipitation désigne des cristaux de glace ou des...) de sels à partir d'une solution que l'on trouve dans les livres de minéralogie (La minéralogie est la science qui étudie les minéraux.) générale.

Les chercheurs proposent en effet un processus de formation en quatre étapes. Au début, des particules de taille inférieure à 3 nanomètres se forment. Ces premières briques s'agrègent ensuite en composés mésoscopiques, lesquels s'assemblent à leur tour selon une configuration qui dépend de la structure des premières briques pour finalement former les cristaux macroscopiques. Ce processus montre l'importance des toutes premières étapes de la réaction, qui conditionnent la structure de la phase finale.

Ces résultats permettent d'envisager de nouveaux procédés offrant la possibilité de contrôler ou orienter la cristallisation vers une phase donnée et ainsi de réduire l'empreinte carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) de la production. On pourrait par exemple envisager de produire la bassanite, obtenue actuellement par un procédé industriel très couteux en énergie, en bloquant la réaction au stade précoce des nano-cristaux.

Par ailleurs, la compréhension des processus de nucléation et croissance cristalline des sulfates de calcium fournit des éléments nouveaux pour comprendre et prédire leur formation en conditions naturelles, sur la Terre et sur d'autres planètes comme Mars.
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